《生物化學(xué)》本科課件第8章+酶通論

1、第8章 酶通論“Alice and the Queen of Hearts,” illustrated by John Tenniel, The Nursery Alice. (Mary Evans Picture Library, London)酶的發(fā)現(xiàn)及研究歷史人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)起源于生產(chǎn)與生活實(shí)踐。夏禹時(shí)代，人們掌握了釀酒技術(shù)。公元前12世紀(jì)周朝，人們釀酒，制作飴糖和醬。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已知用麴(曲)治療消化不良的疾病。酶者，酒母也酵素的發(fā)現(xiàn) 尼羅河流域盛產(chǎn)小麥，古埃及人將小麥磨成粉，加入水、馬鈴薯及鹽拌在一起，擺在溫?zé)岬牡胤?，空氣中的酵母落入一塊未被烤過(guò)的面團(tuán)中，面團(tuán)竟慢慢地漲大起來(lái)，這種面團(tuán)

2、烤出來(lái)后非常松軟，從此人們便故意留一塊面團(tuán)，讓酵母慢慢使它發(fā)大、變酸，再取一團(tuán)作“面種”留待下次發(fā)面包。古埃及人只知道方法，卻不懂得其原理，因此一直認(rèn)為這是神在暗中幫忙，而認(rèn)定面包是“神的贈(zèng)禮” enzyme (in yeast)enzyme是希臘文 en = in ， zyme = yeast西方國(guó)家19世紀(jì)對(duì)釀酒發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行了大量研究。直到1897年，德國(guó)巴克納Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母細(xì)胞，制備了不含酵母細(xì)胞的抽提液，并證明此不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，說(shuō)明發(fā)酵與細(xì)胞的活動(dòng)無(wú)關(guān)。從而說(shuō)明了發(fā)酵是酶作用的化學(xué)本質(zhì)，為此Buchner獲得了1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1896年,日

3、本的高峰讓吉首先從米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化劑,開(kāi)創(chuàng)了有目的的進(jìn)行酶生產(chǎn)和應(yīng)用的先例。1878年, Khne給酶一個(gè)統(tǒng)一的名詞，叫Enzyme，這個(gè)字來(lái)自希臘文，其意思“在酵母中”。后來(lái)對(duì)酶的作用機(jī)理及酶的本質(zhì)做了深入研究，1894年，F(xiàn)isher提出了酶與底物作用的“鎖匙學(xué)說(shuō)”1903年，Henri提出了酶與底物作用的“中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)”。1913年，Michaelis和Mentenn導(dǎo)出了米氏方程。1925年，Briggs和Handane提出了穩(wěn)態(tài)學(xué)說(shuō)。1926年，Summer從刀豆中提取脲酶結(jié)晶。1930年，Northrop和Kunitz證實(shí)酶是一種蛋白質(zhì)；Summer和Northr

4、op1949年同獲諾貝爾獎(jiǎng)80年代初發(fā)現(xiàn)了具有催化功能的RNA核酶(ribozyme)，這一發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念，開(kāi)辟了酶學(xué)研究的新領(lǐng)域。現(xiàn)已鑒定出4000多種酶，數(shù)百種酶已得到結(jié)晶，而且每年都有新酶被發(fā)現(xiàn)。什么是酶？酶是生物催化劑生物體一切生化反應(yīng)都需酶催化才能進(jìn)行！性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人造催化劑定義：由活細(xì)胞產(chǎn)生的、 有高度專一性和 高效催化作用的生物大分子。 具復(fù)雜空間構(gòu)象，包括蛋白質(zhì)和核酸。一、酶催化作用的特點(diǎn) 1. 提高反應(yīng)速度，不改變反應(yīng)的平衡常數(shù); 2. 只起催化作用，本身不消耗； 3. 降低反應(yīng)的活化能。 （一）酶與一般催化劑的比較共性：區(qū)別：酶作為催化劑比一般催化劑更顯著的

5、降低活化能，催化效率更高。 活化能(activation energy) 指在一定溫度下，1mol底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能 單位：KJ/mol酶催化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：降低反應(yīng)的活化能1. 酶易失活（溫和性）（二） 生物催化劑的特點(diǎn)常溫、常壓、中性酶是細(xì)胞產(chǎn)生的生物大分子，凡能使生物大分子變性的因素，如高溫、強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、重金屬鹽等都能使酶失去催化活性。因此，酶催化的反應(yīng)往往都是比較溫和的條件下進(jìn)行。2. 酶具有很高的催化效率（高效性）且無(wú)副反應(yīng)反應(yīng)速度是無(wú)酶催化/普通人造催化劑催化反應(yīng)速度的1061016倍。ReactionEnzymeUncatalyzed Rate, vu (sec-1)

6、Catalyzed Rate, ve (sec-1) ve/vu Alkaline phosphatase1 x 10-15141.4 x 1016Urease3 x 10-103 x 1041 x 1014Chymotrypsin1 x 10-101 x 1021 x 1012Glycogen + Pi Glycogen + Glucose-1-P(n) (n - 1)Glycogen phosphorylase3.2 x 1011Glucose + ATP Glucose-6-P + ADPHexokinase1 x 10-131.3 x 10-31.3 x 1010Alcohol deh

7、ydrogenase4.5 x 106CO2 + H2O HCO3- + H+Carbonic anhydrase10-21051 x 107Creatine + ATP Cr-P + ADPCreatine kinase1.33 x 104酶催化反應(yīng)與非催化反應(yīng)的比較 酶的催化雙氧水裂解酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（也就是酶的催化常數(shù)kcat)一定條件下每秒鐘每個(gè)酶分子轉(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，或每秒每微摩爾酶分子轉(zhuǎn)換底物的微摩爾數(shù)。大多數(shù)酶對(duì)它們的天然底物的轉(zhuǎn)換數(shù)的變化范圍為每秒1到104（表8-2）3.酶具有高度專一性（專一性）Specificity: 酶對(duì)催化的反應(yīng)和反應(yīng)物有 嚴(yán)格的選擇性。底物（Substra

8、te): 酶作用的物質(zhì)。酶往往只能催化一種或一類反應(yīng)，作用于一種或一類物質(zhì)。一般的催化劑沒(méi)有這樣的嚴(yán)格的選擇性。酶作用的專一性是酶最重要的特點(diǎn)之一，也是和一般催化劑最主要的區(qū)別（1）酶濃度的可調(diào)性 a. 合成調(diào)節(jié)誘導(dǎo)/阻遏。 b. 降解調(diào)節(jié)。 （2）通過(guò)激素調(diào)節(jié)酶活性 如乳腺中乳糖合成酶 （3）反饋抑制調(diào)節(jié)酶活性 （4）抑制劑和激活劑 （5）其他調(diào)節(jié)方式，如別構(gòu)調(diào)控、酶原激活、共價(jià)修飾、同工酶等 4. 酶活性受到調(diào)節(jié)和控制（可調(diào)節(jié)性）二、酶的化學(xué)本質(zhì)及分類經(jīng)酸堿水解終產(chǎn)物是AA能被蛋白酶水解而失活酶可變性失活酶是兩性電解質(zhì)具有不能通過(guò)半透膜等膠體性質(zhì)具有蛋白質(zhì)的化學(xué)呈色反應(yīng)化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)（一

9、）酶的化學(xué)本質(zhì)除有催化活性的RNA（核酶）之外。1982年T.Cech發(fā)現(xiàn)了第1個(gè)有催化活性的天然RNAribozyme（核酶），以后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了真正的RNA催化劑。但是必須指出不是所有的蛋白質(zhì)都是酶，只是有催化作用的蛋白質(zhì)，才稱為酶。另外，蛋白質(zhì)酶的空間結(jié)構(gòu)對(duì)它們的催化活性是必需。 單純酶 ：只有蛋白質(zhì) 結(jié)合酶（綴合酶）：脫輔酶 + 輔因子輔因子輔基輔酶與酶結(jié)合緊，如細(xì)胞色素氧化酶中的鐵卟啉與酶結(jié)合松，可透析除去，如輔酶I和輔酶II全酶（二）酶的化學(xué)組成酶和蛋白質(zhì)一樣，相對(duì)分子質(zhì)量很大，一般從一萬(wàn)到幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)。羧肽酶NADPH脫氫酶的輔酶過(guò)氧化氫酶結(jié)合酶中： 單獨(dú)酶蛋白或輔助因子沒(méi)有催

10、化活性一種酶蛋白一般只與一種輔助因子結(jié)合同種輔助因子可與不同的酶蛋白結(jié)合 酶蛋白：決定反應(yīng)的專一性輔助因子：傳遞電子、原子或某些 化學(xué)基團(tuán)的作用MetalIonEnzymeFe2+ or Fe3+Cytochrome oxidaseCatalase PeroxidaseCu2+Cytochrome oxidaseZn2+DNA polymeraseCarbonic anhydrase Alcohol dehydrogenaseMg2+HexokinaseGlucose-6-phosphatase Mn2+ArginaseK+Pyruvate kinase(also requires Mg2+)

11、Ni2+UreaseMoNitrate reductaseSeGlutathione peroxidase金屬離子作為一些酶的輔因子單體酶：一般由一條肽鏈組成，較少，多數(shù)為水解酶寡聚酶：為寡聚蛋白，2個(gè)亞基（多為偶數(shù)），多數(shù)酶聚合形式是活性型，解聚形式是失活型。一般是調(diào)節(jié)酶。多酶復(fù)合體：幾種酶靠非共價(jià)鍵，彼此嵌合而成。由數(shù)個(gè)獨(dú)立的酶組合起來(lái)形成絡(luò)合體，催化一系列反應(yīng)。（如糖代謝、脂代謝）（三）單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)：三、酶的命名和分類（一）習(xí)慣命名法根據(jù)其催化底物來(lái)命名；根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名；結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名，有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)

12、 命名簡(jiǎn)單應(yīng)用歷史較長(zhǎng)，使用方便缺點(diǎn)一名數(shù)酶、一酶數(shù)名為了適應(yīng)酶學(xué)發(fā)展的新情況，國(guó)際酶學(xué)會(huì)議于1961年提出一個(gè)新的系統(tǒng)命名法及分類原則，已被國(guó)際生化協(xié)會(huì)采用。（二）國(guó)際系統(tǒng)命名法：系統(tǒng)名稱包括底物名稱、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)酶字。 底物1 ：底物2 + 反應(yīng)性質(zhì)+酶 乳酸 + NAD+丙酮酸 + NADH + H+乳酸：NAD+氧化還原酶當(dāng)?shù)孜餅樗畷r(shí)，可省略系統(tǒng)名：包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。乳酸 + NAD+丙酮酸 + NADH + H+乳酸：NAD+氧化還原酶慣用名：只取較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。乳酸：NAD+氧化還原酶乳酸脫氫酶對(duì)于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型。（三）

13、國(guó)際系統(tǒng)分類法及酶的編號(hào)1961年國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（Enzyme Committee, EC）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型和機(jī)理，把酶分成6大類（見(jiàn)下頁(yè)）。分別用1、2、3、4、5、6來(lái)表示。再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)將每一大類分為若干個(gè)亞類，每一個(gè)亞類又按順序編成1、2、3、4等數(shù)字。每一個(gè)亞類可再分為亞亞類，仍用1、2、3、4編號(hào)。每一個(gè)酶的分類編號(hào)由4個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字間由“.”隔開(kāi)。酶的系統(tǒng)編號(hào)：4位數(shù)字第一位：代表六大類反應(yīng)類型第二位：亞類（作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)）第三位：亞亞類（精確表示底物/產(chǎn)物的性質(zhì)）第四位：在亞亞類中的序號(hào)乳酸脫氫酶 EC 1. 1. 1. 27第1大類，氧化還原

14、酶第1亞類，氧化基團(tuán)CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的編號(hào)亞類及亞亞類的編號(hào)代表何種意義可參照書(shū)上表8-9 酶的分類酶學(xué)委員會(huì)氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)，催化氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞。主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。1、氧化還原酶 OxidoreductaseAH2 + B（O2）A + BH2（H2O2，H2O）（四）六大類酶的特征（1）脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)AH2 +BA +BH2（需輔酶或輔酶）（2）氧化酶類催化底物脫氫，氧化生成H2O2：AH2 + O2A + H2

15、O2（需FAD或FMN）催化底物脫氫，氧化生成H2O：2AH2 + O22A + 2H2O（3）過(guò)氧化物酶ROO + H2O2RO + H2O + O2（4）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）O2 +OHOHC=OC=OOHOH（順，順-已二烯二酸）RH + O2 + 還原型輔助因子ROH + H2O + 氧化型輔助因子（又稱羥化酶）轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。根據(jù)X分類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、?；⑻腔?、烴基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。2、轉(zhuǎn)移酶 TransferaseAX + BA +BX水解酶催化底物的加

16、水分解反應(yīng)。大多屬于細(xì)胞外酶，主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：3、水解酶 hydrolaseAB + H2OAOH + BH裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。4、裂合酶 LyaseABA + B異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)5、異構(gòu)酶 IsomeraseABPP合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。例如，丙酮酸羧化酶催化

17、的反應(yīng)。 丙酮酸 + CO2 草酰乙酸6、合成酶 Ligase or SynthetaseA + B + ATPAB + ADP +PiA + B + ATPAB + AMP +PPi指酶對(duì)底物的選擇性，也稱特異性。結(jié)構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性絕對(duì)專一性相對(duì)專一性族專一性鍵專一性旋光異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性四、酶的專一性（一）酶的專一性絕對(duì)：僅催化一種底物反應(yīng)，如脲酶相對(duì)：能作用于和底物結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)族對(duì)鍵旁兩端基團(tuán)要求程度不同， 又稱為基團(tuán)鍵僅對(duì)鍵有要求，如酯酶旋光異構(gòu)：對(duì)構(gòu)型有要求，如L-氨基酸氧化酶幾何異構(gòu)：只作用于順式或反式異構(gòu)體 如延胡索酸（反丁烯二酸）酶族專一性：可作用于一些結(jié)構(gòu)很相似

18、的底物RCOO- +R OH + H+酯酶：RCOR + H2OOOCH2OHOHOHOH15-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ ROH絕對(duì)專一性：只能作用于某一底物脲酶：H2NCNH2 + H2OO2NH3 + CO2鍵專一性：可作用于一類很相似的底物（1）鎖鑰學(xué)說(shuō)剛性構(gòu)象（2）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)（3）結(jié)構(gòu)性質(zhì)互補(bǔ)學(xué)說(shuō) 靜電效應(yīng)、極性相同（4）三點(diǎn)附著學(xué)說(shuō) 立體異構(gòu)專一性的酶（二）與酶專一性有關(guān)的學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣該學(xué)說(shuō)的局限性不能解釋酶的逆反應(yīng)。因?yàn)槊覆豢赡芗催m合于可逆反應(yīng)的底

19、物，又適合于可逆反應(yīng)的產(chǎn)物。誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀. （Koshland，1958）：當(dāng)?shù)孜锖兔附佑|時(shí)，可誘導(dǎo)酶分子的構(gòu)象變化，使酶活性中心的各種基團(tuán)處于和底物互補(bǔ)契合的正確空間位置，有利于催化。羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式“三點(diǎn)結(jié)合”的催化理論酶與底物的結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。只有這種情況下，不對(duì)稱催化作用才能實(shí)現(xiàn)。（一） 酶活力的測(cè)定 酶活力也稱為酶活性，就是酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力 能催化多快的反應(yīng) 通常以測(cè)出的酶促反應(yīng)速度表示 五、酶的活力測(cè)定和分離純化單位時(shí)間內(nèi)底物的減少或產(chǎn)物的增加1.酶活力產(chǎn)物濃度變

20、化曲線用哪一個(gè)速度來(lái)表示酶促反應(yīng)的速度特征呢？反應(yīng)初速度 Vo反應(yīng)初速度表示酶活力酶活力可以用在一定條件下所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來(lái)表示，兩者呈線性關(guān)系。酶催化的反應(yīng)速率越大，酶的活力越高。因此測(cè)定酶促反應(yīng)的速率就可知酶活力，由于底物一般過(guò)量濃度減小不易測(cè)定，所以一般測(cè)定產(chǎn)物增加量。2.活力單位 (U) 酶單位（U）： 在一定條件下、一定時(shí)間內(nèi)、將一定量的 底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。如： 每小時(shí)催化1克底物 每小時(shí)催化1ml某濃度溶液 每分鐘催化1ug底物一定時(shí)間一定量底物一定條件下酶活力的大小即酶含量的多少，用酶活力單位表示，即酶單位 在標(biāo)準(zhǔn)條件下（25 ，最適pH和最適底物濃度）一分

21、鐘內(nèi)催化1微摩爾底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 1 IU= 1 mol / min 酶活力單位標(biāo)準(zhǔn)化（1）國(guó)際單位（IU） 在標(biāo)準(zhǔn)條件下（25 ，最適pH和最適底物濃度）每秒鐘催化1摩爾底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 1 Kat =1 mol/s = 60106 IU酶活力單位標(biāo)準(zhǔn)化（2）Kat每mg酶蛋白所含的酶活力單位數(shù)。 比活力=活力U/mg蛋白=總活力U/總蛋白mg代表酶的純度。比活力越大，純度越高酶產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)中常使用，3.比活力 (specific activity) 測(cè)定完成一定量反應(yīng)所需的時(shí)間 測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量（1）分光光度法： 利用底物/產(chǎn)物光吸收性質(zhì)不同 選擇適當(dāng)波

22、長(zhǎng)來(lái)測(cè)定。 （酶偶聯(lián)分析法）（2）熒光法： 利用底物/產(chǎn)物熒光性質(zhì)的差別。紫外/可見(jiàn)光4. 酶活力的測(cè)定方法優(yōu)點(diǎn)：高靈敏度；缺點(diǎn)：易受干擾（3）同位素測(cè)定方法： 放射性同位素標(biāo)記底物， 經(jīng)酶作用得到相應(yīng)產(chǎn)物， 經(jīng)適當(dāng)分離，測(cè)定產(chǎn)物脈沖數(shù)即可。（4）電化學(xué)法： 包括pH測(cè)定法，離子選擇電極法等。 前者跟蹤反應(yīng)過(guò)程中H+的變化， 后者用氧電極測(cè)定一些耗氧的酶反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度極高；缺點(diǎn)：放射性酶活力測(cè)定實(shí)例確定反應(yīng)條件 20、pH=7，底物濃度 6g/L（過(guò)量）， 加入2mg固體脂肪酶確定活力單位 每小時(shí)催化1克底物 1u= 1g/h 測(cè)反應(yīng)初速度 作產(chǎn)物甘油隨時(shí)間增加的曲線， 量出反應(yīng)初速度值

23、， 換算為脂肪的消耗速度。如 8g/h換算活力 8g/h / 1g/h=8u計(jì)算比活 8u/2mg酶蛋白=4u/mg酶蛋白脂肪脂肪酶甘油 + 脂肪酸（二）酶的分離和純化衡量分離提純效果的兩個(gè)指標(biāo)：總活力的回收（回收率）是表示提純過(guò)程中酶的損失情況比活力提高的倍數(shù)（純化倍數(shù)）是表示提純方法的有效程度分離純化方法同蛋白質(zhì)純化類似：1.選材：酶含量豐富的新鮮生物材料2.破碎：因材料而異，制成組織勻漿。3.抽提：低溫下以水或低鹽緩沖液抽提4.分離及純化：粗分級(jí)，細(xì)分級(jí)分離5. 結(jié)晶6.保存：低溫下酶粉可長(zhǎng)期保存注意低濃度酶溶液易變性酶的制備過(guò)程中，每步都應(yīng)進(jìn)行鑒定常用的鑒定指標(biāo)為：回收率每次總活力10

24、0 /第一次總活力純化倍數(shù)=每次比活力/第一次比活力 產(chǎn)率酶的純度鑒定：聚丙烯酰胺凝膠電泳法等電聚焦電泳法六、核酶（ribozyme)（一）核酶：具有催化活性的RNA (1) 19821985年，Cech首先發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng) 的rRNA前體內(nèi)含子L19RNA既有RNA酶活性，又有RNA聚合酶活性。 隨后的研究表明： L19RNA具備酶促催化的幾個(gè)特征： 高度的底物專一性 遵循Michaelis-Menten動(dòng)力學(xué) 對(duì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的敏感性 (2) 1992年，Piccirilli等發(fā)現(xiàn)L19RNA具有氨酰酯酶的活性，催化氨酰酯水解。 (3) L19RNA還有限制性內(nèi)切酶作用： -CpUpCpUpN-

25、+ G -CpUpCpU +GpN (4) 1997年，Zhang和Cech用人造的RNA分子催化合成了肽鏈，表明RNA具有肽基轉(zhuǎn)移酶活性。 (5) 原核生物RNaseP和 兔肌1，4- -葡聚糖分枝酶催化tRNA前體5端成熟均包括RNA+蛋白組分，起催化作用的都是RNA。（二）核酶的種類（自我催化） 自我剪切： 是轉(zhuǎn)錄后加工方式之一 （self- cleavage） 自我剪接 （self-splicing） 需要鳥(niǎo)苷和Mg2+參與不需要鳥(niǎo)苷的參與剪切與連接催化分子內(nèi)反應(yīng)in cis核酶的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 三個(gè)螺旋 13個(gè)保守堿基 剪切點(diǎn)：GUN XRNA既能攜帶遺傳信息 又有生物催化功能。RN

26、A可能早于蛋白質(zhì)和DNA， 是生命起源中首先出現(xiàn)的生物大分子（三）核酶的研究意義與應(yīng)用前景利用錘頭結(jié)構(gòu)就可以設(shè)計(jì)自然界不存在的核酶，可定點(diǎn)切割任何一種靶RNA分子。這可用于臨床治療 切割癌基因、致病病毒基因生物催化分子進(jìn)化的可能過(guò)程：RNARNA-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-RNA蛋白質(zhì)-輔酶（輔基）蛋白質(zhì)是具有催化作用的抗體本質(zhì)是免疫球蛋白 在易變區(qū)被賦予酶的屬性， 又被稱為催化性抗體?；鶓B(tài)底物過(guò)渡態(tài)底物七、抗體酶（abzyme)催化的實(shí)質(zhì)是專一結(jié)合的相互作用形成過(guò)渡態(tài)，因此，用過(guò)渡態(tài)的類似物作為半抗原免疫動(dòng)物將可能產(chǎn)生有催化活性的抗體?？贵w酶 （過(guò)渡態(tài)底物的抗體） 1986年，Schultz與Lerne

27、r同時(shí)得到了具有催化活性的抗體； 證實(shí)該抗體酶具有抗原結(jié)合位點(diǎn)的Fab片段單獨(dú)具有全酶一樣的催化效率。酶工程：酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用。 普通酶工程、化學(xué)酶工程、生物酶工程普通酶工程 單純生物提取化學(xué)酶工程1、微生物發(fā)酵得到粗酶2、對(duì)天然酶進(jìn)行化學(xué)修飾、固定化處理， 利用化學(xué)合成等手段來(lái)改善酶性能。八、酶工程簡(jiǎn)介 A 修飾酶的功能基團(tuán)： 親核的Ser、Cys、Thr、Lys、His， 親電的Tyr、Trp 可氧化的Tyr、Trp、Met 經(jīng)過(guò)修飾的酶穩(wěn)定性好。（1）化學(xué)修飾酶B 交聯(lián)反應(yīng)： 用雙功能試劑使酶分子間或分子內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)交聯(lián)后的酶對(duì)熱變性和蛋白質(zhì)水解酶的穩(wěn)定性增加。也

28、可將不同酶交聯(lián)成雜化酶，更有利于級(jí)聯(lián)反應(yīng)的催化。C 大分子修飾作用：可溶性高分子化合物如肝素、葡聚糖、聚乙二醇可修飾酶蛋白的側(cè)鏈，提高酶的穩(wěn)定性，改變酶的一些重要性質(zhì)。例如 淀粉酶經(jīng)化學(xué)修飾連接上葡聚糖后，熱穩(wěn)定性增加，使用壽命延長(zhǎng)了30倍。 酶的固定化是把水溶性酶經(jīng)物理（吸附法與包埋法）或化學(xué)方法（共價(jià)偶聯(lián)法與交聯(lián)法）處理后，使酶與惰性載體結(jié)合或?qū)⒚赴衿饋?lái)成為一種不溶于水的狀態(tài)。（2） 固定化酶物理法化學(xué)法吸附法包埋法共價(jià)偶聯(lián)法交聯(lián)法固定化優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性提高，增加了酶的使用壽命，可簡(jiǎn)化工藝，反應(yīng)后易與反應(yīng)產(chǎn)物分離，酶易于分離重復(fù)使用。溶液狀態(tài)固定化（吸附、共價(jià)結(jié)合、交聯(lián)、包埋）載體（海藻酸鈣

29、、瓊脂、卡拉膠、殼聚糖）酶吸附法：使酶被吸附于惰性固體的表面，或吸附于離子交換劑上。包埋法：使酶包埋在凝膠的格子中或聚合物半透膜小膠囊中。偶聯(lián)法：使酶通過(guò)共價(jià)鍵連接于適當(dāng)?shù)牟蝗苡谒妮d體上交聯(lián)法：使酶分子依靠雙功能基團(tuán)試劑交聯(lián)聚合成“網(wǎng)狀”結(jié)構(gòu) 固定化葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖 果糖42%高果糖玉米糖漿：215萬(wàn)噸/年55%高果糖玉米糖漿：145萬(wàn)噸/年近年來(lái)，以固定化微生物組成的生物反應(yīng)器已獲得工業(yè)應(yīng)用。例如固定化酵母反應(yīng)器連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)酒精、啤酒。 難度大，產(chǎn)品活性低，發(fā)展緩慢。（3）化學(xué)合成酶（人工模擬酶）：生物酶工程利用DNA重組技術(shù)改造和生產(chǎn)酶的工程方法。外源酶基因工程菌重組入優(yōu)點(diǎn)？不受天然來(lái)

30、源限制，迅速，且易于誘變改造酶產(chǎn)品外源基因生物體中存在的酶基因 克隆酶修飾基因 定點(diǎn)突變酶人工設(shè)計(jì)合成的基因 新酶1酶是 產(chǎn)生的，具有催化活性的 。2酶具有 、 、 和 等催化特點(diǎn)。3全酶由 和 組成，在催化反應(yīng)時(shí)，二者所起的作用不同，其中 決定酶的專一性和高效率， 起傳遞電子、原子或化學(xué)基團(tuán)的作用。4輔因子包括 和 等。其中 與酶蛋白結(jié)合疏松，可以用 除去。 與酶蛋白結(jié)合緊密，需要 除去5Cech和Altman因各自發(fā)現(xiàn)了 而共同獲得1989年的諾貝爾獎(jiǎng)（化學(xué)獎(jiǎng)）。6根據(jù)國(guó)際系統(tǒng)分類法，所有的酶按所催化的化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)可分為六類 、 、 、 、 和 。7根據(jù)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)的規(guī)定，每一種酶都有

31、一個(gè)唯一的編號(hào)。醇脫氫酶的編號(hào)是EC1.1.1.1，EC代表 ，4個(gè)數(shù)字分別代表 、 、 和 。8酶的專一性可以分為 和 。 9酶活力是指 ，一般用 表示。10.脲酶只作用于尿素，而不作用于其他任何底物，因此它具有 專一性；甘油激酶可以催化甘油磷酸化，僅生成甘油-1-磷酸一種底物，因此它具有 專一性。11.判斷一個(gè)純化酶的方法優(yōu)劣的主要依據(jù)是酶 和 .1關(guān)于酶的敘述哪項(xiàng)是正確的？A所有的酶都含有輔基或輔酶B只能在體內(nèi)起催化作用C大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)D能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)加速反應(yīng)的進(jìn)行E都具有立體異構(gòu)專一性（特異性）2下列關(guān)于酶蛋白和輔因子的敘述，哪一點(diǎn)不正確？A酶蛋白或輔因子單獨(dú)存在時(shí)

32、均無(wú)催化作用B一種酶蛋白只與一種輔因子結(jié)合成一種全酶C一種輔因子只能與一種酶蛋白結(jié)合成一種全酶D酶蛋白決定結(jié)合酶蛋白反應(yīng)的專一性E有些輔因子直接參加反應(yīng) 3酶與一般催化劑的不同點(diǎn)，在于酶具有：A酶可改變反應(yīng)平衡常數(shù)B極高催化效率C對(duì)反應(yīng)環(huán)境的高度不穩(wěn)定D高度專一性 4酶的專一性可分為：A結(jié)構(gòu)專一性B相對(duì)專一性C立體異構(gòu)專一性D絕對(duì)專一性1測(cè)定酶活力時(shí)，底物濃度不必大于酶濃度。2測(cè)定酶活力時(shí)，一般測(cè)定產(chǎn)物生成量比測(cè)定底物消耗量更為準(zhǔn)確。3對(duì)于可逆反應(yīng)而言，酶既可以改變正反應(yīng)速度，也可以改變逆反應(yīng)速度。4酶只能改變化學(xué)反應(yīng)的活化能而不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)。5酶活力的測(cè)定實(shí)際上就是酶的定量測(cè)定。6由1g粗酶制劑經(jīng)純化后得到10mg電泳純的酶制劑，那么酶的比活較原來(lái)提高了100倍。在很多酶的活性中心均有His殘基參與，為什么？- 酶蛋白分子中組氨酸的側(cè)鏈咪唑基pK值